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반지름 R_0인 원형파이프에 유체가 층류로 흐를 때, 중심으로부터 거리… | [소방설비기사(기계) 필기] 22년 4회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 22년 4회차

반지름 R0R_0인 원형파이프에 유체가 층류로 흐를 때, 중심으로부터 거리 RR에서의 유속 UU와 최대속도 UmaxU_{max}의 비에 대한 분포식으로 옳은 것은?

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UUmax=(RR0)2\dfrac{U}{U_{max}}=\left ( \dfrac{R}{R_{0}} \right )^{2}

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UUmax=(RR0)2−2\dfrac{U}{U_{max}}=\left ( \dfrac{R}{R_{0}} \right )^{2}-2

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UUmax=1−(RR0)2\dfrac{U}{U_{max}}=1-\left ( \dfrac{R}{R_{0}} \right )^{2}

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UUmax=2(RR0)2\dfrac{U}{U_{max}}=2\left ( \dfrac{R}{R_{0}} \right )^{2}

해설

원관 내 층류(하겐-푸아죄유 유동)의 속도분포는 포물선 형으로 벽면( R=R0R=R_{0} )에서 0, 중심( R=0 )에서 최대가 된다. U=Umax[1−(RR0)2]U=U_{max}\left[1-\left(\dfrac{R}{R_{0}}\right)^{2}\right] 이므로 UUmax=1−(RR0)2\frac{U}{U_{max}}=1-\left(\frac{R}{R_{0}}\right)^{2} 이 옳다. 이때 평균속도는 최대속도의 1/2 이다.

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